锌调控Nrf2相关基因表型预防老年糖尿病内皮功能障碍的研究

Incidence of geratic diabetic cardiovascular complications has a significant increase with accelerating aging population. Endothelial dysfunction is the initial factor in diabetic vascular complications. Oxidative stress is recognized as an important factor in diabetic endothelial dysfunction .The nuclear factor-erythroid 2-related(Nrf2) can regulate many antioxidant genes resist oxidative stress. We found that the proteasome inhibitors could inhibit degradation of Nrf2,increase of transcriptional activity and up-regulation of antioxidant genes,which play a protective role in diabetic myocardium . We also found that Zinc (Zn) is involved in antioxidant defence. Supplement of Zn in diabetic mice , which could reverse aortic oxidative stress, inflammation and remodeling.Therefore,the secific hypothesis of this project is that Zn can up-regulate endothelial Nrf2 expression and function,regulate phenotypes of Nrf2 downstream antioxidant genes, to provide a significant protection from geratic diabetes induced endothelial dysfunction. We will use cultured endothelial cells , type Ⅱ aging diabetic mice and Nrf2 knockout mice, analyze the pivotal role of Nrf2 in protection of diabetic endothelial dysfunction,identify the mechanism of Zn proteciton of diabetic endothelial dysfunction. This project will provide rational for Zn to be used in clinics and provide the potential induction of Nrf2 in protection of diabetic complications.

人口老龄化进程加快，老年糖尿病心血管并发症发病率显著增加。内皮功能障碍是糖尿病血管并发症的始动因素，氧化应激是糖尿病内皮功能障碍的主要原因，NF-E2相关因子（Nrf2）可以调控多种抗氧化基因抵抗氧化应激。我们发现，蛋白酶体抑制剂可抑制心肌Nrf2降解减少、转录活性增加并上调抗氧化基因发挥对糖尿病心肌的保护作用。我们还发现锌（Zn）参与抗氧化作用，给糖尿病小鼠补锌，可通过上调Nrf2逆转糖尿病主动脉的氧化损伤、炎症反应及血管重塑。因此，我们推测，Zn可能通过上调老年糖尿病内皮细胞Nrf2及下游的抗氧化基因表型发挥对老年糖尿病内皮功能的保护作用。本课题拟采用培养的内皮细胞，Ⅱ型老龄糖尿病动物模型，利用Nrf2基因敲除鼠，层层解析Nrf2在糖尿病内皮功能障碍中的作用，明确Zn发挥糖尿病内皮保护的作用机制，为临床应用Zn诱导Nrf2防治糖尿病内皮功能障碍进而防治糖尿病心血管并发症提供理论依据。

血管内皮细胞的改变与诸多疾病的发生和发展密切相关，内皮细胞功能障碍是老年糖尿病血管并发症的中心环节，而氧化应激是内皮细胞功能障碍的主要致病因素。因此，通过调控抗氧化基因表型的变化增强内皮细胞的抗氧化能力，进而防治老年糖尿病内皮功能障碍，减少糖尿病血管并发症的发生与进展具有重要意义。而NF-E2相关因子（Nrf2）可以调控多种抗氧化基因抵抗氧化应激。应用体外培养的内皮细胞分别添加不同剂量的锌（Zn），利用不同的实验手段，证实了Zn可通过调控Nrf2及其下游的抗氧化基因对抗内皮细胞的氧化应激。给予糖尿病或肥胖动物模型以不同剂量的Zn，研究Zn对Nrf及下游抗氧化基因及金属硫蛋白(MT)的变化，明确了Nrf2在糖尿病大血管病变中的重要作用，并阐明了Nrf2在Zn对糖尿病血管并发症中的关键作用。补Zn可以上调Nrf2及下游的抗氧化剂及MT的表达而缓解肥胖诱发的大血管病变，明确了Zn通过上调Nrf2调控多种抗氧化剂发挥对糖尿病血管病变的保护作用。因此，通过层层解析Nrf2在糖尿病内皮功能障碍中的作用，明确Zn发挥糖尿病内皮保护的作用机制， 将Zn作为Nrf2激动剂上调老年心脏Nrf2表达水平，安全有效地防治老年性糖尿病内皮功能障碍，从而防治糖尿病血管并发症，具有重要的临床意义和良好的应用前景。